- •Электрические цепи и спк. Лекции 5-й семестр. Лектор: Поляхов м.Ю. Избирательные усилители.
- •Резонансные усилители с контуром.
- •Расчет схем резонансных усилителей
- •Резонансные усилители с цепями.
- •Вариант резонансного звена (двойной т-образный мост).
- •На основе двойного т-образного моста.
- •Резонансный усилитель с двумя видами ос: пос и оос.
- •Полосовые усилители.
- •Генераторы синусоидальных колебаний (гск).
- •Автогенераторы с цепями.
- •Автогенератор типа с трансформаторной связью.
- •Безтрансформаторная схема автогенератора с индуктивной трехточкой.
- •Емкостная трехточка.
- •Автогенераторы с контуром. Простейшая схема генератора на основе моста Вина.
- •Электронные ключи.
- •Диодные ключи.
- •Транзисторные ключи.
- •Ключи на бпт.
- •Характеристики входной цепи.
- •Характеристики выходной цепи.
- •Динамические процессы в ключах на бпт.
- •Ключи на полевых транзисторах.
- •Динамические параметры.
Генераторы синусоидальных колебаний (гск).
ГСК- устройства, которые преобразуют энергию источника постоянного тока в переменное напряжение или ток заданной частоты без применения внешних воздействий.
- баланс фаз.
Нам необходимо создать условия для выведения усилителя из устойчивого положения для самовозбуждения и генерации сигналов на выходе. Для этого мы делаем знаменатель равным нулю.
При балансе фаз :
Из : - баланс амплитуд.
Если , то при нулевом входном сигнале мы будем получать генерацию. То есть мы получилиавтогенератор.
Баланс амплитуд очень шаткое условие. В реальности:
и рассматриваются три отдельных случая:
- затухающие колебания
- нарастающие колебания
- стабильные колебания
То есть, необходимо сначала «раскачать» генератор , а затем стабилизировать колебания:
Существуют автогенераторы с ицепями.
Автогенераторы с цепями.
Положительные свойства:
- высокая стабильность
- устойчивость (способность сохранять амплитуду и частоту колебаний в процессе генерации)
- простота
Автогенератор типа с трансформаторной связью.
Назначение элементов:
обеспечивает ПОС на базу транзистора.
и задают рабочую точкупереводят транзистор в активный режим.
запасает энергию (два такта, две полуволны).
Рассмотрим режим входа в генерацию.
Эквивалентная схема в параметрах:
Если , то
, .
Проведем анализ для выяснения выполнения условий баланса амплитуд и фаз.
, где .
Из условия баланса фаз следует: .
При :
Подставим полученную частоту в выражениеи определим условие при котором это выражение(то есть выполняется баланс амплитуд).
Данная формула позволяет выбрать и определить коэффициент трансформации.
До этого мы рассматривали режим малых токов и напряжений. Теперь предположим, что генератор возбудился.
Грубая схема замещения:
На выходе получаем колебания на резонансной частоте этого контура
Безтрансформаторная схема автогенератора с индуктивной трехточкой.
Емкостная трехточка.
где полное сопротивление потерь.
Нестабильность частоты генератора: .
Чем выше добротность, тем стабильнее частота (тем ниже нестабильность).
Туннельный диод:
С помощью него можно скомпенсировать потери, которые выделяются в колебательном контуре.
Для (арсенид галлия):
Схема замещения диода на участке, соответствующему отрицательному сопротивлению:
(емкость перехода).
Условие, необходимое для того, чтобы передвинуть рабочую точку системы в область, отмеченную на ВАХ туннельного диода серым цветом:
Автогенераторы с контуром. Простейшая схема генератора на основе моста Вина.
Следует отметить, что автогенераторы с контуром проще, чем автогенераторы сконтуром, но у первых больше нелинейных искажений.
.
.
Баланс фаз
Баланс амплитуд
Находим параметры. Пусть .
выбираем и
Для того, чтобы генератор нормально работал, надо четко соблюсти соотношения . Но, на практике, это сложно и поэтому наш генератор будет входить в ограничение:
В самом критическом случае картина будет такой:
При колебаниях температуры должно поддерживаться отношение . Для того, чтобы добиться динамической подстройкив режиме работы генератора, применяют различные схемы:
Схема на полевом транзисторе.
При увеличении будет увеличиваться сопротивление полевого транзистора и, следовательно, уменьшаться коэффициент передачи усилителя. То есть, производится автоматическая балансировка коэффициента усиления:
Если амплитуда сигнала увеличивается, то коэффициент усиления уменьшается, сигнал на диоде выпрямляется и принимает первоначальную форму. Таким образом, происходит плавное «качание» вокруг заданного значения:
где – сопротивление канала полевого транзистора:
где – сопротивление канала полевого транзистора при нулевом смещении на затворе.
Недостаток схемы: сильная зависимость параметров полевого транзистора от температуры.
Схема с термозависимым элементом.
Л – лампа накаливания, термозависимый элемент (так как сопротивление спирали накаливания зависит от температуры).
где – сопротивление холодной лампочки
–коэффициент зависимости, определяемый типом лампы
С ростом (следует из ВАХ).
Рассмотрим несколько задач.
Задача 1.
На какой частоте будет происходить генерация?
Фазы ,,сдвинуты надруг относительно друга.
Решение:
–коэффициент передачи
, где
, так как 100% обратная связь
Условие баланса фаз (УБФ):
(из условия баланса амплитуд (УБА))
.
Задача 2.
Элемент с надписью – инвертирующий усилитель с коэффициентом передачи.
При каких условиях система превратится в автогенератор? ? Частота квазирезонанса?
Решение:
(по инверсному каналу)
(по прямому входу)
(постоянная времени)
УБФ:
Задача 3.
Найти соотношение , чтобы система могла стать автогенератором.
Решение:
, где